[發明專利]一種氮化鎵基激光器制備方法和氮化鎵基激光器

在審

• 申請號: 202111438704.3
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114142345A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 梁鋒;趙德剛;陳平;劉宗順;楊靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343;H01S5/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王文思

本公開提供了一種氮化鎵基激光器制備方法和氮化鎵基激光器，其中，氮化鎵基激光器制備方法包括：在襯底的上表面制作n型限制層；在第一預設生長環境中在n型限制層的上表面制作下波導層；在下波導層的上表面制作量子阱有源區；在第二預設生長環境中在量子阱有源區的上表面制作上波導層；在上波導層的上表面依次制作p型電子阻擋層、p型限制層、p型歐姆接觸層和p型歐姆電極；在襯底的下表面制作n型歐姆接觸電極，完成激光器的制備。本公開提供的氮化鎵基激光器制備方法通過使上波導層和下波導層的生長環境不同，達到增強氮化鎵基激光器的光場限制，提高載流子遷移率，降低電阻率，降低雜質濃度的目的。

技術領域

本公開涉及氮化鎵半導體器件制造與外延生長領域，尤其涉及一種氮化鎵基激光器制備方法和氮化鎵基激光器。

背景技術

對于長波長(＞500nm)GaN基激光器來說，隨著波長的增大，AlGaN限制層與GaN波導層之間折射率差降低，導致光場限制減弱，襯底漏模增大等問題。采用InGaN波導層能夠增大波導層的折射率，從而增大折射率差。但是，由于激光器外延結構中的上下波導層所面臨問題不同，對InGaN波導層的性能要求側重點也不同，采用完全相同的條件進行外延并不能獲得最佳的激光器性能。

公開內容

鑒于上述問題，本公開提供了一種氮化鎵基激光器制備方法和氮化鎵基激光器。

根據本公開的第一個方面，提供了一種氮化鎵基激光器制備方法，該方法包括：

在襯底的上表面制作n型限制層；

在第一預設生長環境中在上述n型限制層的上表面制作下波導層；

在上述下波導層的上表面制作量子阱有源區；

在第二預設生長環境中在上述量子阱有源區的上表面制作上波導層；

在上述上波導層的上表面依次制作p型電子阻擋層、p型限制層、p型歐姆接觸層和p型歐姆電極；

在上述襯底的下表面制作n型歐姆接觸電極，完成上述激光器的制備。

可選地，上述下波導層的材料包括銦組分為2％-5％的n型銦鎵氮材料，上述下波導層的厚度為0.05-0.12μm。

可選地，上述上波導層的材料包括不摻雜的銦鎵氮和輕摻雜的銦鎵氮中任一種，上述上波導層的厚度為0.05-0.15μm。

可選地，上述第一預設生長環境包括：生長溫度為800℃～900℃，三甲基銦流量為：2.8～8.0μmol/min。

可選地，上述第二預設生長環境包括：生長溫度為：700℃～830℃，銦和鎵的摩爾流量比大于0.75，生長速率小于0.025nm/s。

可選地，上述襯底的材料包括氮化鎵，上述襯底的厚度為0.3-4μm。

可選地，上述在上述上波導層上表面依次制作p型電子阻擋層、p型限制層、p型歐姆接觸層和p型歐姆電極，具體包括：

在上述上波導層上表面依次制作p型電子阻擋層、p型限制層和p型歐姆接觸層；

將上述p型電子阻擋層、p型限制層和p型歐姆接觸層刻蝕為預設形狀；

在上述p型歐姆接觸層上表面制作p型歐姆電極。

可選地，上述n型限制層的材料包括鋁組分為7％-15％的n型鋁鎵氮材料，上述n型限制層的厚度為0.6-2.5μm；

上述p型限制層的材料包括鋁組分為7％-15％的p型鋁鎵氮材料，上述p型限制層的厚度為0.45-0.65μm。

可選地，上述p型電子阻擋層的材料包括鋁組分為5％-30％的重摻雜的鋁鎵氮材料，上述p型電子阻擋層的厚度為0.01-0.025μm。